大量TNF-α释放到循环中的主要表现是低血压休克，然后有心、肺衰竭。TNF-α介导的外周血压下降，心排血量减少、毛细血管渗漏和静脉血容量减少等是主要原因。给不同哺乳动物静脉输注TNF-α，其休克反应有种属特异性。在某些动物中，较低剂量的TNF-α即可诱导休克和组织损伤。TNF-α诱导的反应与其他细胞因子（IL-1、IL-2和PAF）不同，它的特征极其类似于致死性内毒素血症或感染时出现的新陈代谢、心血管系统和体液的改变。TNF-α可诱导内皮细胞产生一氧化氮（NO），NO能够减弱外周血管的弹性和心脏的功能。IL-1只能引起低血压，与TNF-α合用则协同诱导休克和组织损伤。

革兰阴性菌败血症时，机体可产生大量的TNF-α。TNF-α的血清浓度可以短暂地超过10^-7mol/l，实验动物产生如此多的TNF-α往往可因此死于循环衰竭和弥散性血管内凝血。TNF-α的中和抗体能够防止这些动物死亡，提示这种细胞因子是败血症或内毒素性休克的关键介质。输注接近其致死量的高浓度TNF-α，能产生休克样的综合征。TNF-α的几种特异性的死亡作用如下：

（ 1） TNF-α通过抑制心肌收缩力，减少组织灌注。这一作用涉及心肌酶（硝酸氧化合成酶）转变为精氨酸进入循环，并由这种酶产生的NO抑制心肌收缩力。

（2）TNF-α通过舒松血管平滑肌进一步降低血压和组织灌注。TNF-α可以直接作用于平滑肌也可间接地通过刺激血管扩张剂，如前列腺素的产生或通过血管内皮细胞起作用。

（ 3）TNF-α能够引起血管内血栓形成，导致组织灌流降低。这是由于内皮细胞和单核-巨噬细胞两者结合促使凝血或中性粒细胞的激活导致血管填塞，这种TNF-α介导的作用在兔实验中可表现为Schwartzman反应和人的DIC。

（4） TNF-α能够引起严重的代谢紊乱，如血糖浓度降低不能维持生命需要。这是由于肌肉过量消耗葡萄糖而不能由肝脏的糖原分解成葡萄糖来取代。